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變更產品設計方式對 EOL 回收程序之影響

前一節示範如何找出筆記型電腦的最佳 EOL 回收程序以及決策前緣線。假若當產品設計師 對於筆記型電腦產品進行重新設計時,此時變會改變產品的組成結構,例如零件材質的改變、

採用易拆解的綠色設計…等等,亦或是新綠色技術的開發與導入,均會影響筆記型電腦 EOL 的 回收程序。

本節將以案例機型為基礎下探討變更產品設計方式時,會對 EOL 回收程序產生何種影響,

進行下列三種情況的模擬與討論:

7.1 鍵盤模組之重新設計

由於鍵盤模組的原始設計方式會造成在拆解時需逐步利用人工方式一一拆解下來,此舉需 耗費大量拆解時間而造成人工成本大幅上升。為了改善此一問題,可採取一體成型的矽膠薄膜 鍵盤來取代。由於案例 NB 的鍵盤模組內多達 12 個零件,零件材質包含有鐵、壓克力、ABS、

PCB、低碳鋼、銅,總重量為 148.44 克,總拆解時間為 179.68 秒,根據市售產品上的矽膠型鍵 盤假設零件縮減為 4 個,零件材質包含有 PVC+copper、ABS、PP、PCB (樹酯),總重量為 260 克,總拆解時間縮短為 50 秒,各零件基本資料如表 4 所示。

7.2 外殼零件之材質變更

觀察市售筆記型電腦的外殼,除了一般常見的 ABS 材質外,近年來由於消費者追求高質感 產品的需求,各家廠商也極力開發眾多不同外殼材質的筆記型電腦,諸如以皮革或木質材質所 標榜具特殊質感的筆記型電腦,或是目前較常見的強調金屬感的鋁合金外殼等等。因此本文假 設將原案例 NB 的 ABS 外殼材質變更為鋁合金材質進行分析,變更後的零件清單如表 5 所示。

7.3 面板模組之 LED 背光源的導入

歐盟所頒布的有害物質限用指令 (Restriction of Hazardous Substances, RoHS) 規定鉛、汞、

鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚等 6 種有害物質的限用,目前市售筆記型電腦的背光模組

表 4 矽膠型鍵盤模組零件資訊表

零件名稱 零件材質 零件重量(g) 拆解秒數

矽膠鍵盤 PP 105 10

控制 IC 外殼 ABS 95 12

鍵盤連結線 PVC+copper 10 8

控制 IC 板 PCB(樹酯) 50 20

表 5 鋁合金外殼零件資訊表

模組類別 零件名稱 原零件材質 新零件材質

必要拆解程序 記憶體保護蓋 ABS 鋁合金

鍵盤上蓋 ABS 鋁合金

LCD 框架 ABS 鋁合金

上蓋模組 上蓋 ABS 鋁合金

下蓋模組 下蓋 ABS 鋁合金

大多是使用含汞物質的冷陰極管,雖然目前尚未強制限用,但日後必對其產生重大影響。近年 來發光二極體 (light emitting diode, LED) 逐漸蓬勃發展,再加上 LED 具有重量輕以及省電的環 保特性,多家廠商已逐漸應用在筆記型電腦的背光源上。一般而言,筆記型電腦若採用 CCFL 之背光源則只需一根 CCFL 即可,若採用 LED 背光源則需要 40~50 顆左右的 LED 燈泡。

因此,本小節模擬筆記型電腦之面板由原本的 CCFL 背光源改為 LED 背光源,變更後的零 件清單如表 6 所示。

同樣以第六節的分析流程對上述 3 種新產品設計機型進行分析,茲將結果以表 7 陳述之。

1) 鍵盤模組的改善:由原本 12 個零件的鍵盤模組,改為 4 個零件的矽膠型鍵盤,在經濟效益 最大化的條件下進行 EOL 回收程序時,相較原案例機型 NB 的回收方式,除了鍵盤模組的 回收方式由全部粉碎轉變為零件 1~2 拆解、零件 3~4 粉碎,其餘模組均無變化。反應在成本 /利潤及環境衝擊時,當矽膠型鍵盤 NB 進入 EOL 回收流程時,可較原機型節省約 1.06NT/set

的回收成本,環境衝擊亦改善約 91.02mPt/set。在多目標最佳化的條件下進行 EOL 回收程序時,

相較原案例機型 NB,除了鍵盤模組的回收方式轉變為全部拆解,以及硬碟模組的回收方式 轉變為全部粉碎外,其餘模組均無變化。反應在成本/利潤及環境衝擊時,較原機型節省約 0.84NT/set的回收成本,環境衝擊亦改善約 132.71mPt/set。由經濟效益最大化與多目標最佳化的 分析結果可看出,不論是何種目標條件,矽膠型鍵盤 NB 均較原案例機型 NB 有著更省成本 及對環境較友善的 EOL 回收程序。

表 6 LED 面板之零件資料表

模組 零件編號 零件名稱 舊零件重量(g) 新零件重量(g)

必要拆解程序 29 LED 燈泡 1.12 45

面板模組 26 Panel 外框架 34 13.6

35 housing 16 6.4

上蓋模組 43 上蓋 131.5 52.6

表 7 案例機型與新產品設計機型之 EOL 回收程序比較表

(NT/set) -13.4387 -14.8788 -12.3779 -14.0404 -5.2126 -5.3246 -12.4071 -14.2086 環境影響衝擊

(mPt/set) -24.6724 -275.6076 -115.6927 -408.3138 -386.7454 -392.6182 -95.8052 -302.4995

圖形標記 N1 N2 K1 K2 S1 S2 L1 L2

著更省成本及對環境較友善的 EOL 回收程序。

為了更能比較案例機型與新產品設計機型之 EOL 回收程序的相互差異性,再將表 7 中「案 例機型 NB」之經濟效益最大化的 EOL 回收程序標記為點 N1,多目標最佳化之 EOL 回收程序 標記為點 N2,其餘「矽膠型 NB」、「鋁合金 NB」與「LED 背光源 NB」等三種模擬機型之分析 結果分別標記為 K1、K2、S1、S2、L1、L2,並繪製在同一座標平面上,以凸顯彼此的對應關 係,如圖 14 所示。

綜合而論,當鍵盤模組重新設計後,可為環境帶來較大的友善程度。由於此部份的結果為 模擬整個模組重新設計下進行分析所得,產品設計者可嘗試針對不同模組進行易拆解設計或對 環境較友善的設計方式,應可使重新設計後之筆記型電腦在成本/利潤或環境影響衝擊上有更加 明顯的提升以及改善。

圖 14 案例機型與新產品設計機型之 EOL 回收程序結果關係對應圖

ABS 外殼之筆記型電腦在 EOL 的考量下,不如鋁合金外殼之筆記型電腦,主要是因為鋁合 金外殼除了在外觀上較容易被消費者所喜愛外,在廠商 EOL 的觀點上也具有較高的回收價值,

再加上對於環境的衝擊亦較 ABS 來的低,因此才造成此一現象產生。

LED 背光源為主的筆記型電腦,是目前市面上的頗為盛行的新型產品,由於節能環保的提 倡更使得 LED 背光源更為市場所接受,根據分析結果顯示,不論在經濟效益或是環境衝擊上都 有顯著的增長。換言之,即可說明當筆記型電腦的背光源為 LED 時,不但對於節能有所助益,

產品壽命終了的回收效益與環境衝擊也佔有優勢。

8. 結論

本文藉由觀察電子產品的特性,發現大部份的模組回收方式均採取粉碎分選後進行材料回 收,來取代人工拆解的煩瑣程序。因此,本文以此現象為基礎假設,針對電子產品建議一套啟 發式求解法來快速找出多目標下之最佳 EOL 回收程序,為回收策略制定者規劃回收策略,同時 評估出所需花費之回收成本及可能對環境所產生的衝擊。

此啟發式求解法之基本精神是基於電子產品的特性進行分析,本研究認為電子產品進行拆 解回收時,會先界定出數個主要模組,並為符合環保法規而先將有害廢棄物先行拆卸下來,並 安排出必要拆解順序。在必要拆解順序做為基礎下,分析各模組的回收方式,如此便可界定出 各模組內的拆解-粉碎分界點,各模組之間分界點的組合,便為此啟發式求解法所欲求取的所有 可行解,最後再利用妥協規劃法,由決策者決定使用何種方式進行多目標決策,方可尋找出柏 拉圖最佳解的 EOL 回收程序。文中具體建議了七大步驟,求解 EOL 電子產品的回收程序的柏拉 圖解,並運用妥協規劃法求解經濟與環保雙贏的最佳解。

由案例分析可知,經由本研究之啟發式解法,若決策者以經濟效益最大化為考量制定 EOL 回收策略時,除了必要拆解程序、電路板模組之零件 1~6 及面板模組均以人工拆解回收外,其 餘模組皆為粉碎材料回收,可得成本效益約為-13.44 NT/set,環境衝擊約為-24.67 mPt/set。若以環境 衝擊最小化為考量制定回收策略時,所有模組均以人工拆解方式進行回收,可得成本效益約為 -24.81 NT/set,環境衝擊約為-431.89 mPt/set。若同時考量經濟效益與環境衝擊之柏拉圖最佳解時,

大部份模組均採人工拆解回收,其他如鍵盤模組之零件 2~12、硬碟模組之零件 2~13、電路板模 組之零件 7~8 等則以粉碎材料方式進行回收,可得成本效益約為-14.88 NT/set,環境衝擊約為 -275.61 mPt/set

文末同時以不同設計下的筆記型電腦為例,計算其最佳的 EOL 程序,不論模擬產品為矽膠 型鍵盤 NB、鋁合金外殼 NB 或是 LED 背光源 NB 時,當 EOL 程序考量經濟效益最大時,均較 原案例機型可節省不同程度的回收成本,同時也改善了環境衝擊;而當 EOL 程序同時考量經濟

效益最大與環境衝擊最小時,同樣也節省了回收成本與改善環境衝擊。換言之,若筆記型電腦 在原始設計階段時並未注重環保規範或是綠色設計等概念,當產品進入 EOL 程序時,往往需耗 費較高的回收成本,同時亦對環境產生較大的衝擊。倘若在產品設計的源頭便將環保概念納入 產品設計之中,不但能為廠商節省回收成本,同時也能減少其 EOL 產品對環境的衝擊。

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